物理看看(物理學(xué)中觀察和看有什么區(qū)別)
今天，我的車壞了。在幾公里的道路上，該車曾四次拋錨。儀表盤上的故障燈集體報警。修理工隨身帶著電池，保證全程。最后到了維修店，終于確認(rèn)是電池老化了。要判斷電池是否老化，只需用萬用表測量即可。但我的萬用表不在車?yán)?，這讓我盯著看，并沒有“看到”它。
萬用表是朋友們第一次接觸物理電學(xué)部分時會接觸到的儀器。我們可以用它來“看到”電的各種特性。今天受到我的車輛故障的啟發(fā)，我們來談?wù)勎锢韺W(xué)中的“看到”是什么？
對于大多數(shù)人來說，看就是用眼睛看。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理學(xué)家不再局限于用肉眼觀察，而是更多地依靠各種工具進(jìn)行觀察。從伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡到各種顯微鏡和分光鏡，再到今天的粒子加速器和引力波探測器。這些儀器可以幫助人們與依靠人類生理功能無法感知的現(xiàn)象進(jìn)行交互。
然而儀器的介紹很容易引起很多不懂科學(xué)的人的誤解，其中最著名的就是“觀察者”。不懂量子力學(xué)的人常常因為在科普文章中讀到“觀察者”可以影響實驗結(jié)果而推斷出“意識可以影響觀察結(jié)果”。
事實上，量子力學(xué)實驗中提到的“觀察者”是一個科學(xué)術(shù)語，指的是實驗中使用的測量儀器和測量中使用的技術(shù)方法。在實驗中，科學(xué)家根據(jù)理論做出預(yù)測、準(zhǔn)備實驗并校準(zhǔn)儀器。測量后，分析結(jié)果，糾正您的預(yù)測，并得出結(jié)論。
在經(jīng)典世界中，我們所說的觀察實驗現(xiàn)象通常是指那些用肉眼可以看到的現(xiàn)象。然而，自從上世紀(jì)初相對論和量子力學(xué)誕生以來，物理學(xué)中的現(xiàn)象已經(jīng)無法用肉眼看到。是的，這些現(xiàn)象通常都與相應(yīng)的儀器有關(guān)。
現(xiàn)代科學(xué)的現(xiàn)象不可能像經(jīng)典物理學(xué)的現(xiàn)象那樣“主動地出現(xiàn)”在你的眼前。它們只能通過實驗來建立。然而，科學(xué)家們繼承了牛頓制定的科學(xué)框架，仍然以實驗為手段來檢驗先驗現(xiàn)象，然后用數(shù)學(xué)語言來描述現(xiàn)象。
在現(xiàn)代物理學(xué)的研究中，新現(xiàn)象不是簡單地發(fā)現(xiàn)的，而是一點一滴地創(chuàng)造和建立的。現(xiàn)代物理學(xué)家與20世紀(jì)之前的物理學(xué)家的區(qū)別在于，物理學(xué)家不再觀察“事實”，而是基于理論的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，利用高新技術(shù)創(chuàng)造“效果”。
因此，對于現(xiàn)代物理學(xué)來說，“看見”意味著基于物理理論創(chuàng)造現(xiàn)象的技術(shù)。通過新技術(shù)，一些人類從未預(yù)料到的現(xiàn)象甚至可以變得可見。
讀完這些描述，你可能會立即認(rèn)為這種方法是量子力學(xué)的研究方法，不應(yīng)該應(yīng)用于廣義相對論等物理學(xué)。因為廣義相對論主要應(yīng)用于宇宙大尺度的研究，我們沒有辦法改變宇宙中的任何一顆星星，甚至連天上飛來的一塊小石頭也無法改變。
但這種情況并非如此。即使是天文臺也需要利用信號來觀測宇宙。這些信號有時非常微弱，它們的波長不在可見光范圍內(nèi)，甚至通過光子以外的其他粒子傳播。天文學(xué)家使用特殊的望遠(yuǎn)鏡讓我們看到肉眼看不見的現(xiàn)象。
通過使用功能強(qiáng)大的計算機(jī)分析這些儀器記錄的數(shù)據(jù)，我們可以收集隱藏在可見光波段之外的信息。這幾天，我給我的天文望遠(yuǎn)鏡加了一個紅外截止濾光片。這是因為我只想讓我的行星相機(jī)通過望遠(yuǎn)鏡捕捉到行星的可見光部分。我對它們發(fā)出的紅外信息不感興趣。興趣。
對于物理學(xué)家來說，“看見”這個詞仍然是一種與現(xiàn)象相關(guān)的行為。它與經(jīng)典物理學(xué)中的“看見”具有相同的含義，但它包含更多含義，包括使用儀器與物質(zhì)相互作用。測量并獲取有關(guān)現(xiàn)象的信息。
在現(xiàn)代物理學(xué)中，今天研究的對象不再僅僅是可見光、聲波、微觀粒子等相互作用，還包括更廣泛頻率范圍內(nèi)的電磁波，甚至電磁波無法參與的相互作用（暗物質(zhì)、暗能量），新儀器需要能夠接收和測量與被觀察系統(tǒng)交互時生成的信息。
以上是我對現(xiàn)代物理學(xué)中“看見”的描述。你明白了嗎？
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